图3 液滴融合以及掐断过程慢动作回放(注:原高速视频以10000帧每秒拍摄,当前的GIF图片以10帧每秒回放,放慢了1000倍)
DMC技术作为一种可读取和可嵌入的微流量测量方法,结构简单和灵敏度可调,可用于常规基于PDMS的微流控器件。DMC技术与现有技术相比具有几个明显的优势:(1)超高的流量-频率灵敏度6.59 Hz/(μL/min) 和体积分辨率(液滴转移体积低至2.5 nL);(2)通过简单的逐层制造工艺实现与传统基于PDMS的微流体设备的高度兼容性和适配性;(3)通过两种感应机制(电学和非接触式光学)实现方便的频率读出,从而有望使用非接触式无线光学检测方案,消除了任何笨重的外接控制和通信设备;(4)被动式的流动离散化原理,因此应用过程中无需外部电源(电池);(5)流量测量范围宽,至少覆盖从80 μL/min到150 nL/min的范围。得益于其简单的结构和高度的适用性,DMC技术在未来有望用于各类高精度药物输送和生化分析等微纳流体应用中,作为下一代高精度微流控和纳流控器件的流量测量的强有力候选者。
论文通讯作者潘挺睿教授为加州大学戴维斯分校生物医学工程系教授,并任微纳创新实验室Micro-Nano Innovations (MiNI) Laboratory主任。潘教授近年来致力于柔性可穿戴离电子传感 (Flexible IonTronic Sensors, FITS)和微流控机器人(Microfluidic-Robotic Interface, MRI)等方面的研究,并在 Nature Chemical Biology, Science Signaling, Advanced Materials, Lab on a Chip 等国际顶级期刊及会议发表学术论文 100 余篇并拥有20多项美国专利申请及授权。
潘挺睿教授课题组的博士生方泽聪为论文第一作者。论文合作者包括北京大学的王昊教授、香港城市大学的王钻开教授以及南方科技大学的汪飞教授等。